Materiais baseados em matéria prima oriunda de fonte renovável

Resumo

O tema deste projeto, o uso de matérias-primas renováveis a partir de diversos processos, atrai interesse mundial. Esta questão tem assumido uma importância ainda maior nos últimos anos devido à grande expansão que pode ser vislumbrada para biorrefinarias que produzem bioetanol. Pode-se esperar que diversas fibras lignocelulósicas serão cultivados em maior extensão que atualmente, em particular no Brasil devido à disponibilidade de ambos, terra e água. Os projetos atualmente em desenvolvimento, que terão continuidade no presente projeto proposto, consideram fibras lignocelulósicas obtidos de plantas com ciclos de crescimento curtos, e que são abundantes no país. Nas últimas décadas, grandes esforços foram feitos para o desenvolvimento de materiais poliméricos a partir de lignina, com o objetivo de encontrar novas alternativas para produtos oriundos da petroquímica. Atualmente, o uso de lignina assume uma maior importância devido ao fato de que é um subproduto de biorrefinarias, que produzem etanol a partir da celulose encontrada em fibras lignocelulósicas. A presença de anéis aromáticos fenólicos permite seu uso como macromonomeros na preparação de polímeros fenólicos, e a presença de grupos hidroxila (neste caso, tanto na lignina como na celulose) permite a sua utilização na preparação de poliuretanos, que já está sendo desenvolvido pela proponente e também faz parte da presente proposta. Além do benefício do uso de matérias-primas renováveis, tanto na elaboração da matriz (usando lignina) e no reforço (usando fibras lignocelulósicas), espera-se que a adesão fibra-matriz será favorecida devido à presença de grupos funcionais semelhantes na matriz e nas fibras, que contêm estruturas típicas de lignina. Para aumentar ainda mais a compatibilidade fibra-matriz (e, portanto, de intensificar a interação na interface fibra-matriz), as fibras também serão submetidas a tratamentos via adsorção de de agentes compatibilizantes (derivados de fontes naturais). Além disso, estudos têm sido desenvolvidos para a preparação de ésteres de celulose, considerando-se ésteres com diferentes comprimentos de cadeia. Com relação às aplicações, pretende-se utilizar os ésteres de celulose para obtenção de filmes e filmes-biocompósitos que serão preparados a partir de um dos sistemas de solventes utilizados na síntese desses ésteres, ou seja, LiCl/DMAc. Os filmes-biocompósitos serão preparados a partir de soluções mistas de ésteres e celulose, para que as potencialmente possíveis estruturas supramoleculares, que podem ser geradas pela auto-organização das cadeias de celulose neste meio, possam reforçar as matrizes de ésteres. Finalmente, fibras em nanoescala (para aplicação em filmes-biocompósitos) serão obtidas através de eletrofiação (electrospinning) utilizando solução dos principais componentes de fibras lignocelulósicas (celulose e lignina), entre outras matérias-primas. A caracterização das matérias-primas e seus derivados ocorrerá através de difração de raios X (XRD) Ressonância Magnética Nuclear (1H, 13C, 31P, NMR solução ou sólido, dependendo da amostra), análise térmica [análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC)], microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), resistência ao impacto à flexão (no caso de compósitos). Análise térmica dinâmico mecânica (DMTA) pode ser destacada como uma técnica importante a ser utilizada na caracterização de compósitos, filmes e filmes-biocompósitos, por via desta técnica de armazenamento e perda de módulos podem ser obtidos, bem como resistência à tração (no caso dos filmes), gerando informações importantes sobre as propriedades mecânicas dos materiais. (AU)